Моделирование истечения сверхзвуковых струй в разреженную среду в импульсных режимах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проанализировано применение электромагнитных клапанов для генерации импульсных режимов истечения сверхзвуковой струи высокой плотности в секундном и субмиллисекундном диапазонах. Показано, что “медленные” клапаны секундного диапазона не позволяют достичь квазистационарного режима с высоким расходом газа по сравнению со стационарным истечением; “быстрые” клапаны субмиллисекундного диапазона генерируют газовые импульсы с параметрами, необходимыми для моделирования режимов с высоким расходом, при давлениях фонового газа, не перегружающих высоковакуумную откачную систему. Установлено, что субмиллисекундный клапан обеспечивает возможность моделирования в импульсе мгновенных расходов до нескольких десятков граммов продукта в секунду при давлениях в форкамере до 2 МПа и давлении в окружающем пространстве ниже нескольких Па. Реализован комплект звуковых и сверхзвуковых сопел с электромагнитным клапанным устройством, системами энергопитания и управления, обеспечивающими истечение газа из форкамеры сопла в течение регулируемого промежутка времени, от 0.3 до 1.5 мс, с заданной скважностью, варьируемой в пределах от нескольких десятков до тысяч. Сформированные газовые импульсы имеют трапециевидную форму с квазистационарным ядром.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Е. Зарвин

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: yas@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

В. В. Каляда

Новосибирский государственный университет

Email: yas@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

А. С. Яскин

Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: yas@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

К. А. Дубровин

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: yas@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

Е. Д. Деринг

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: yas@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

В. Э. Художитков

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: yas@nsu.ru
Россия, 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2

Список литературы

  1. Savinov S.Y., Lee H, Song H.K., Na B-Ki // Plasma Chem. Plasma Proc. 2003. V. 23. № 1. P. 159. https://doi.org/10.1023/A:1022477005020
  2. Jauberteau J. L., Thomas L., Aubreton J., Jauberteau I., Catherinot A. // Plasma Chem. Plasma Proc. 1998. V. 18. No. 1. P. 137. https://doi.org/10.1023/A:1021797428416
  3. Fincke J.R., Anderson R.P., Hyde T.A., Detering B.A. // Ind. Eng. Chem. Res. 2002. V. 41. P. 1425. https://doi.org/10.1021/ie010722e
  4. Konno K., Onoe K., Takiguchi Y., Yamaguchi T. // Chem. Eng. Research and Design. 2015. V. 95. P. 144. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.01.012
  5. Zarvin A.E., Kalyada V.V., Madirbaev V.Zh., Korobeishchikov N.G., Khodakov M.D., Yaskin A.S., Khudozhitkov V.E., Gimelshein S.F. // IEEE Transact. Plasma Sci. 2017. V. 45. Iss. 5. P. 819. https://doi.org/10.1109/TPS.2017.2682901
  6. Зарвин А.Е., Каляда В.В., Коробейщиков Н.Г., Ходаков М.Д., Шмаков А.А. // ПТЭ. 2016. № 2. С. 127. https://doi.org/10.7868/S0032816216010171
  7. Зарвин А.Е., Каляда В.В., Яскин А.С., Ходаков М.Д., Коробейщиков Н.Г., Художитков В.Э., Мадирбаев В.Ж., Ездин Б.С. // ПТЭ. 2016. № 6. С. 50. https://doi.org/10.7868/S0032816216060136
  8. https://www.gemssensors.com/docs/default-source/resource-files/catalog-pages/catalog_electronicnon-intrinsicallysaferelays.pdf
  9. Деревянкин Г.Е., Дудников В.Г., Журавлев П.А. // ПТЭ. 1975. № 5. С. 168.
  10. Гартвич Г.Г., Дудников В.А., Зарвин А.Е., Каляда В.В., Мадирбаев В.Ж. // ПТЭ. 1997. № 2. С. 134.
  11. Smith J.A., Driscoll J.F. // J. Fluid Mech. 1975. V. 72. Part 4. P. 695. https://doi.org/10.1017/S0022112075003230
  12. Muntz E.P. // Phys. Fluids. 1962. V. 5. № 1. P. 80.
  13. Косинов В.А., Кузнецов Л.И., Шарафутдинов Р.Г. // В сб.: Экспериментальные методы в динамике разреженных газов / Под ред. С.С. Кутателадзе. Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН. 1974. С. 174.
  14. ГОСТ 16465 -70. Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения Издание с Изменением № 1, 1973. Часть 1. Сборник стандартов. М.: Стандартинформ, 2005.
  15. Ashkenas H.Z. and Sherman F.S. // Proc. 4th RGD Symp. 1966. V. 2. P. 84.
  16. Коробейщиков Н.Г., Зарвин А.Е. // Вестник НГУ: Серия Физика. 2006. Т. 1. № 2. С. 29.
  17. Зарвин А.Е., Коробейщиков Н.Г., Каляда В.В., Мадирбаев В.Ж. // Вестник НГУ: Серия Физика. 2007. Т. 2. № 4. С. 63.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Давление в камере расширения в зависимости от давления торможения при непрерывном истечении газа из звукового сопла, d* = 1.12 мм.

Скачать (55KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Внешний вид импульсного клапана для газодинамического применения: а – секундный клапан A2013 S197 VAC в сборе с соплом, б – субмиллисекундный клапан в сборе.

Скачать (280KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Электронно-пучковая визуализация импульсной струи аргона при Р0 = 400 кПа, ⟨P∞⟩ = = 0.19 Па, Х0 = 20 мм и длительности импульса 0.5 мс: 1 – форкамера сопла с импульсным субмиллисекундным клапаном; 2 – электронный пучок; 3 – расширяющийся поток газа.

Скачать (134KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Оптическая схема регистрации импульсов люминесценции струи газа:1 – инициированное свечение частиц газа, 2 – окно камеры расширения, 3 – линза, 4 – ФЭУ- 92 (или спектрометр Ocean Optics USB4000), 5 – блок питания ФЭУ, 6 – АЦП USB3000, 7 – компьютер.

Скачать (11KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Профили интенсивности излучения, зарегистрированные в импульсном истечении аргона при различных значениях P0: а – без нормировки, tи = 4 с; б, в, г – с нормировкой к единице в максимуме: б – d* = 0.3 мм, 0.13 Па < P∞ < 1.1 Па, tи = 4 с, Q = 2; в – d* = 0.7 мм, 0.1 Па < P∞ < 2.1 Па, tи = 2.7 с, Q = 2; г – d* = 0.3 мм, 0.13 Па < P∞ < 1.1 Па; tи = 0.8 с, Q = 7.

Скачать (183KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Профиль изменения интенсивности излучения газового импульса и изменения фонового давления в камере расширения P∞, d* = 0.3 мм: а – tи = 4000 мс, Q = 2; б – tи = 700 мс, Q = 10.

Скачать (109KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Форма газовых импульсов при истечении аргона и азота из звукового сопла диаметром d* = 1 мм на расстоянии 50 мм от источника при разных давлениях торможения: а – аргон, сравнение двух значений длительности импульса; б – сравнение импульсов в аргоне и азоте при одинаковой длительности.

Скачать (139KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Временная зависимость давления в камере расширения при работе быстрого импульсного клапана: d* = 1.0 мм, f = 10 Гц, P0 = 600 кПа.

Скачать (71KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Давление в камере расширения в зависимости от давления торможения в форкамере с “быстрым” импульсным клапаном: f = 10 Гц, d* = 1.0 мм, длительности импульса tи = 0.5 мс (а) и tи = 1.0 мс (б).

Скачать (96KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Продольный профиль плотности аргона, истекающего из звукового сопла с d* = 1 мм в импульсном режиме с “быстрым” клапаном.

Скачать (44KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».